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中国科学家基于嫦娥四号数据在月背发现月球深部物质

2019-06-16 10:16 中国新闻网
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李春来研究员利用月球仪向媒体介绍嫦娥四号在月背着陆位置。 孙自法 摄

  中新网北京5月16日电 (孙自法 黄京一)中国科学院国家天文台16日发布消息说,该台李春来研究员领导的研究团队利用嫦娥四号就位光谱探测数据,发现并证明月球背面南极-艾特肯盆地(SPA)存在以橄榄石和低钙辉石为主的月球深部物质,这为解答长期困扰中外学者的有关月幔物质组成问题提供了直接证据,也将为完善月球形成与演化模型提供支撑。

  中国科学家在月球探测领域最新完成的这一重大发现及研究成果论文,已于北京时间当天凌晨获国际科学期刊《自然》(Nature)在线发表。

  李春来研究员接受媒体采访时介绍,有关月球早期演化的理论认为,月壳由是岩浆洋中较轻的斜长石组分上浮结晶形成,而如橄榄石、辉石等较重的矿物下沉形成月幔。然而,这一关于月幔组成的推论至今没有很好地被证实。一方面,美国阿波罗任务和前苏联月球任务返回的月球样品中没有发现与月幔准确物质组成有关的直接证据。另一方面,最有可能撞穿月壳的月球背面SPA盆地内,此前并未发现月幔指示矿物——橄榄石的大量出露的证据。

  为揭开月球深部物质成分神秘面纱,嫦娥四号踏上探索月球背面SPA盆地、为月球起源演化研究提供新数据的征程。2019年初,嫦娥四号探测器“定点、定时、精确”地着陆在月球背面预选着陆区冯⋅卡门坑内,其后与着陆器分离的巡视器“玉兔2号”月球车所携红外成像光谱仪,成功获取了着陆区两个探测点高质量光谱数据。

  中科院国家天文台和红外成像光谱仪研制单位中科院上海技术物理研究所组成的研究团队通过对光谱数据的分析发现,嫦娥四号着陆区月壤光谱的吸收特征与嫦娥三号获得的月球正面月海玄武岩质月壤存在显著差异,展现出低钙辉石的光谱特征,并暗示有大量橄榄石的存在。研究团队进一步的分析证实,嫦娥四号着陆区月壤物质中橄榄石相对含量最高,低钙辉石次之,仅含有很少量的高钙辉石,这种矿物组合很可能代表了源于月幔的深部物质。

李春来研究员向媒体介绍基于嫦娥四号数据的最新研究成果。 孙自法 摄

  李春来指出,值得注意的是,嫦娥四号号探测器着陆点位于SPA盆地内的冯⋅卡门撞击坑内部,早期研究结果表明其表面被后续喷发的玄武岩所填充,那么这些不同于玄武岩的深部物质又是如何分布在着陆区域内的呢?

  研究团队对覆盖着陆区域的高分辨率遥感图像数据和高光谱数据进行分析,结果显示,嫦娥四号着陆器和月球车位于玄武岩“平原”的撞击溅射物上,这些溅射物来自东北方向的芬森(FINSEN)撞击坑。芬森坑是由小天体撞击SPA盆地内部表面而形成,而SPA盆地40多亿年前形成时已将月壳减薄或完全剥离,芬森犹如在SPA表面打的一口“深钻”一般,进一步将SPA盆地表面以下月球更深部物质挖掘出,产生的溅射物四处抛射,呈辐射线撒布在冯⋅卡门撞击坑“平原”上。研究团队由此确认,嫦娥四号月球车红外成像光谱仪探测分析到的对象,是芬森撞击坑挖掘、抛射到冯⋅卡门撞击坑表面的月幔物质。

  李春来表示,基于嫦娥四号探测数据的上述最新研究成果,初步揭示了月球背面SPA深部物质的组成,也证实了科学界对月幔富含橄榄石的推论,加深了人类对月球乃至类地行星形成与演化的认识。(完)

责编:刘艳君
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